【摘要】：在車間生產(chǎn)制造過程中,輔助工具扮演著重要角色。各種各樣工具的出現(xiàn)代替了人力,提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量,這其中手持工具占了很大一部分。車間手持工具主要有電動工具和氣動工具兩種,用于打磨、拋光、鉆孔等。這些工具由于便攜、適用面廣的優(yōu)點得到廣泛應(yīng)用,但也引起了另外的問題,手持工具在工作過程中產(chǎn)生較大的振動,長時間使用會使人手部不適,甚至導(dǎo)致職業(yè)病,特別是在密集拋光打磨車間問題更為嚴(yán)重。因此本課題主要針對密集拋光打磨車間典型手持打磨工具角磨機的振動控制問題進行研究。本文是在國家重點研發(fā)計劃項目“勞動密集型工業(yè)企業(yè)職業(yè)病危害防護技術(shù)與裝備研發(fā)”(2016YFC0801700)和國家自然科學(xué)基金“高鐵等超大型結(jié)構(gòu)寬頻聲振預(yù)報的混合能量流方法”(51675306)資助下完成的。本文以密集拋光打磨車間角磨機為研究對象,按照“振動問題的提出→振動特性分析→振動控制方法研究→減振設(shè)計→仿真與實驗驗證”的思路進行振動防護輔助裝置的設(shè)計研發(fā)。本文主要進行了以下研究工作:第一,首先分析角磨機的結(jié)構(gòu),建立等效物理模型。分析振源特性,在空轉(zhuǎn)時振動主要由角磨機內(nèi)旋轉(zhuǎn)電機的不平衡量所導(dǎo)致,而在打磨時激勵不僅包含內(nèi)部旋轉(zhuǎn)電機的不平衡力還有旋轉(zhuǎn)打磨片與粗糙表面工件之間的接觸力。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對振動進行實驗測試,測試結(jié)果顯示角磨機振動屬于寬頻振動,在低頻某些頻率處具有多個振動峰。分析角磨機振源特性、固有振動特性以及典型場所角磨機工作時的振動特點,掌握角磨機振動原因、手持角磨機系統(tǒng)固有頻率以及各個方向的振動大小,針對性的進行后續(xù)振動的控制。第二,采用動力吸振的方法降低振動峰值,分析參數(shù)和布置方案對減振效果的影響,確定適用于本課題的減振方案。設(shè)計適用于角磨機結(jié)構(gòu)的懸臂梁式動力吸振器,其結(jié)構(gòu)由懸臂梁和質(zhì)量塊構(gòu)成,調(diào)節(jié)質(zhì)量塊的位置實現(xiàn)對頻率的調(diào)節(jié)。利用有限元仿真和模態(tài)實驗的方法,驗證懸臂梁等效剛度計算方法的可行性。通過仿真和實驗的方式,驗證了振動控制的有效性,針對多個頻率分別進行布置,可同時降低多個頻率振動峰值。第三,基于聲子晶體的帶隙特征降低低頻區(qū)域振動,設(shè)計適應(yīng)角磨機的阻尼環(huán)結(jié)構(gòu),阻尼環(huán)的周期性布置構(gòu)成局域共振型聲子晶體結(jié)構(gòu),產(chǎn)生低頻、寬帶的振動帶隙。利用理論計算的方法,得到帶隙的頻率范圍,并通過仿真和實驗的驗證方法,證明其減振有效性。第四,結(jié)合動力吸振器和聲子晶體兩種減振措施,通過仿真和實驗的方法分析減振效果。結(jié)果表明:懸臂梁式動力吸振器和周期性阻尼環(huán)分別起到了各自的減振作用,有效的降低了手傳振動大小。實驗測試結(jié)果顯示:添加減振輔助裝置后,角磨機手傳振動頻率計權(quán)加速度由0.9 m/s2降低到0.3 m/s2。本文在角磨機的結(jié)構(gòu)分析和振動特性分析基礎(chǔ)上,提出人手持角磨機的等效物理模型,給出了適合于角磨機的減振措施。結(jié)合動力吸振器與聲子晶體針對角磨機進行減振輔助裝置的設(shè)計,并從仿真和實驗的角度進行了減振效果驗證。本文研究成果對于手持打磨工具的振動控制和手部職業(yè)病防護具有一定的指導(dǎo)意義和參考價值。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TS914.5
【圖文】：

操作手持打磨工具時，人體的上肢各部位受到局部振動，亦稱為手傳振動。逡逑振動的作用會導(dǎo)致手部職業(yè)�。郏�，７］，其主要傷害包括１叫辰動性白指病、腕管綜合癥逡逑等，如圖１－２所示為振動性白指病臨床表現(xiàn)。密集拋光打磨車間是對表面質(zhì)量差逡逑的半成品進行表面質(zhì)量處理，主要使用角磨機進行磨削產(chǎn)生較大振動，問題尤為逡逑突出，手部職業(yè)病多發(fā)。逡逑ｍ／ｍ逡逑ＷｉＭ逡逑圖１－２振動性白指病逡逑２逡逑

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本文編號：2740581